Academic literature on the topic 'Energetic optimisation'

Using biomass to produce energy is not a new idea. In the past, the by-products of energy(?) production processes or naturally grown materials were mainly used for energy production. At the same time, during the production of biomass the conventional sources of energy are used (fuels, the embodied energy of which is used in the production of the biomass and equipment, etc.) which must be taken into account when determining the net energy production. This research aims to examine how to optimise the production and use of biomass energy and its supply chain in the energetic and economic criteria system, as well as how to impact upon the managing models of the processes to the energetic and economic parameters of the supply chain; we ask what criteria characterise the natural (environmental), economic and social sustainability, and how they can be implemented e.g. within the framework of an innovation cluster. This article describes a test model, and analyses the results of the model examinations and the conditions for compliance with sustainability criteria. Arguing the environmental, economic and social sustainability among the criteria of the model for evaluation is not possible at all times by means of direct indicators. The results of the research proved that only multi-criteria optimisation models serve a proper decision-making instrument for the evaluation of biomass utilisation for energy production.

When mono- and bi-ventricular mechanical assistance is used for heart recovery, its control strategy and circulatory variables affect ventricular energetics (external work-EW, oxygen consumption-VO2, cardiac mechanical efficiency-CME). This study is based on the data obtained in vitro and presents an analysis of the effects of the mono- and bi-ventricular mechanical assistance on ventricular energetics. The assistance was conducted on the principle of counterpulsation with atrio-arterial connection. It includes the following stages: 1) the characterisation of the isolated ventricle model in terms of EW, VO2 and CME as a function of the filling pressure and peripheral resistance, 2) modelling of left ventricular and pulmonary dysfunction, followed by left ventricular and bi-ventricular assistance. Experimental data enable us to draw the following conclusions: • in general, the greatest hemodynamic improvement does not correspond to the highest energetic improvement, • LVAD assistance deteriorates left ventricular CME while its effect on right ventricular energetics depends on the value of right ventricular elastance (Emax). Right ventricular CME is deteriorated by BVAD assistance irrespective of right Emax, • the energetics optimisation in bi-ventricular assistance is closely related to the right Emax, which could probably be a deciding factor in the choice of the assistance mode.

The actuated abdomens of insects such as dragonflies have long been suggested to play a role in optimisation and control of flight. We have examined the effect of this type of actuation in the simplified case of a small fixed wing aircraft to determine whether energetic advantages exist in normal flight when compared to the cost of actuation using aerodynamic control surfaces. We explore the benefits the abdomen/tail might provide to balance level flight against trim changes. We also consider the transient advantage of using alternative longitudinal control effectors in a pull up flight maneuver. Results show that the articulated abdomen significantly reduces energy consumption and increase performance in isolated manoeuvres. The results also indicate a design feature that could be incorporated into small unmanned aircraft under particular circumstances. We aim to highlight behaviours that would increase flight efficiency to inform designers of micro aerial vehicles and to aid the analysis of insect flight behaviour and energetics.

The control of the solidification process of energetic materials is important to prevent manufacturing defects in high explosive ammunitions. The present work aims to propose an optimisation procedure to determine the value of the model parameter, avoiding the traditional trial and error approach. In this work, the solidification of TNT has been numerically modelled employing apparent heat capacity method and the model parameter was optimised using genetic algorithm. One dimensional numerical model has been solved in Comsol Multiphysics Modeling Software and the genetic algorithm code was written in Matlab. The Neumann’s analytical solution of the solidification front was used as a reference to build the fitness function, following the inverse problems concepts. The optimum model parameter has been predicted after 20 generations and among 30 candidate solutions for each generation. The numerical solution performed with the optimised model parameter has agreed with the analytical solution, indicating the feasibility of the proposed procedure. The discrepancy was 3.8 per cent when maximum difference between analytical and numerical solutions was observed.

La segmentation hiérarchique est une méthode pour produire des partitions qui représentent une même image de manière de moins en moins fine. En même temps, elle sert d'entrée à la recherche d'une partition optimale, qui combine des extraits des diverses partitions en divers endroits. Le traitement hiérarchique des images est un domaine émergent en vision par ordinateur, et en particulier dans la communauté qui étudie les images hyperspectrales et les SIG, du fait de son capacité à structurer des données hyper-dimensionnelles. Le chapitre 1 porte sur les deux concepts fondamentaux de tresse et de treillis énergétique. La tresse est une notion plus riche que celle de hiérarchie de partitions, en ce qu'elle incorpore, en plus, des partitions qui ne sont pas emboîtées les unes dans les autres, tout en s'appuyant globalement sur une hiérarchie. Le treillis énergétique est une structure mixte qui regroupe une tresse avec une énergie, et permet d'y définir des éléments maximaux et minimaux. Lorsqu'on se donne une énergie, trouver la partition formée de classes de la tresse (ou de la hiérarchie) qui minimise cette énergie est un problème insoluble, de par sa complexité combinatoriale. Nous donnons les deux conditions de h-croissance et de croissance d'échelle, qui garantissent l'existence, l'unicité et la monotonie des solutions, et conduisent à un algorithme qui les détermine en deux passes de lecture des données. Le chapitre 2 reste dans le cadre précédent, mais étudie plus spécifiquement l'optimisation sous contrainte. Il débouche sur trois généralisations du modèle Lagrangien. Le chapitre 3 applique l'optimisation par treillis énergétique au cas de figure où l'énergie est introduite par une « vérité terrain », c'est à dire par un jeu de dessins manuel, que les partitions optimales doivent serrer au plus près. Enfin, le chapitre 4 passe des treillis énergétiques à ceux des courbes de Jordan dans le plan euclidien, qui définissent un modèle continu de segmentations hiérarchiques. Il permet entre autres de composer les hiérarchies avec diverses fonctions numériques<br>Hierarchical segmentation has been a model which both identifies with the construct of extracting a tree structured model of the image, while also interpreting it as an optimization problem of the optimal scale selection. Hierarchical processing is an emerging field of problems in computer vision and hyper-spectral image processing community, on account of its ability to structure high-dimensional data. Chapter 1 discusses two important concepts of Braids and Energetic lattices. Braids of partitions is a richer hierarchical partition model that provides multiple locally non-nested partitioning, while being globally a hierarchical partitioning of the space. The problem of optimization on hierarchies and further braids are non-tractable due the combinatorial nature of the problem. We provide conditions, of h-increasingness, scale-increasingness on the energy defined on partitions, to extract unique and monotonically ordered minimal partitions. Furthermore these conditions are found to be coherent with the Braid structure to perform constrained optimization on hierarchies, and more generally Braids. Chapter 2 demonstrates the Energetic lattice, and how it generalizes the Lagrangian formulation of the constrained optimization problem on hierarchies. Finally in Chapter 3 we apply the method of optimization using energetic lattices to the problem of extraction of segmentations from a hierarchy, that are proximal to a ground truth set. Chapter 4 we show how one moves from the energetic lattice on hierarchies and braids, to a numerical lattice of Jordan Curves which define a continous model of hierarchical segmentation. This model enables also to compose different functions and hierarchies

This thesis proposes methods and solutions to improve the choice and the optimal use of renewable energies in buildings. The heating load assessment is transformed into a control problem where the regulator calculates the optimal heating load of the building. The proposed regulator for this aim is Model Predictive Programming (MPP), which is obtained by modifying Model Predictive Control (MPC). The required information by MPP is a low order building model and data records of the local weather. Therefore, we propose a modelling method in which the detailed model of the building is projected on a reduced order model having its structure obtained from physical knowledge. For the control of the multi source system, we proposed a Building Energy Management System (BEMS) which is divided in two parts: the first for the building temperature control and the second for the source control. For building thermal control we utilize MPC, for which we propose a new cost function because the classical one does not minimize the energy consumption. The proposed cost function permits to maintain the thermal comfort with minimal energy consumption. We formulate this function such that it can be optimized by using Linear Programming (LP) algorithm. To be able to use LP we give a solution to linearization of the building model based on the physical knowledge, which permits to use the model on the entire operating range. For the source control, we propose a solution which takes into account the command given by MPC in order to use the energy resources more effectively. The proposed control system is evaluated and compared with two PID based BEMS, against comfort and energetic criteria. The evaluation is performed in emulation on a reference detached house. The obtained results show that the proposed control system always maintains the thermal comfort in the building, reduces the energy consumption and the wear and tear of the hydraulic and heat pumps from the heating system.

Dans un contexte de réduction des émissions de gaz à effet de serre et de raréfaction des ressources fossiles et fissiles, l'énergie solaire est l'une des sources d'énergie les plus prometteuses. La quantité d'énergie renouvelable dans le futur paysage énergétique dépend de sa disponibilité, de son coût et de son niveau d'efficacité. Plusieurs enjeux limitent actuellement le développement de l'énergie solaire. Parmi eux, l'élévation de la température des cellules induit une dégradation du productible d'environ 12% dans le cas général. En dépit de ce constat, la structure actuel des modules PV n'a pas variée depuis sa création dans les années 70. L'objectif de cette thèse est d'évaluer les facteurs d’impact qui gouverne l'élévation de la température du module PV en vue d’identifier les moyens de la réduire de manière significative. Un modèle multi-physique est construit pour prédire le comportement du module dans les conditions environnementales de production. Le modèle thermique est basé sur la radiation en milieu semi-transparent. Cette caractéristique conduit à déterminer les équations généralisées de Fresnel pour les milieux absorbants. Cela nous autorise à déterminer la caractéristique spectrale et angulaire de l’émissivité du verre. Le modèle de couplage optique-thermique-électrique est comparé aux mesures en conditions réelles et est capable de prédire le comportement du module sur une période de vingt-quatre heures. Le modèle est en mesure d’évaluer le gain obtenu en optimisant les composants du module. Une étude paramétrique identifie enfin les différentes améliorations permettant d’obtenir une réduction de la température de fonctionnement des modules PV. Cette thèse inclut un état de l'art (chapitre 1), une étude du transfert de chaleur radiative à l'échelle du module PV (chapitre 2), la description détaillée du modèle multiphysique (chapitre 3), l'étude du module PV au travers de la modélisation (chapitre 4), une étude paramétrique (chapitre 5) et une conclusion (chapitre 6)<br>In the context of greenhouse gas emissions and fossil and fissile resources depletion, solar energy is one of the most promising sources of power. The amount of renewable energies in the future energy mix depends on their availability, on their cost and on their level of efficiency. Various issues still limit the development of the solar energy. Among them, the temperature elevation into the module induces an efficiency degradation of 12% in standard cases. In spite of this statement, the actual solar module structure has not changed since its creation in the seventies, and the technologies are still evaluated at room temperature. The objective of this thesis is to study the impact factors which govern the module temperature elevation in order to identify ways to apply a significant reduction. A multi-physics modeling is built in order to predict the module behavior depending on the environmental conditions. The thermal modeling is grounded on the radiation into participating media. This feature leads to the determination of generalized Fresnel equation for absorbing media. It allows us to determine a spectral and hemispherical value of the glass emissivity. The optical-electrical-thermal modeling has been compared to measurement in real conditions and is able to predict the module behavior over a one-day period. It allows the evaluation of the gain obtained by optimizing the module components. A parametrical study identifies several improvements to lower the module operating temperature. The PhD work includes a state-of-the-art study (chapter 1), a study of the radiation heat transfer at PV module scale (chapter 2), the details of the multiphysics modeling (chapter 3), the study of the PV module through the modeling (chapter 4), a parametrical study (chapter 5) and a conclusion (chapter 6)

Ce travail essaie d'aborder la problématique de la transition énergétique sous un angle assez particulier afin de soulever la complexité de cette transition et le fait qu'on est encore relativement loin de traiter cette question d'une manière convenable et convaincante. Après avoir discuté cette problématique dans les deux premiers chapitres, en se basant sur la littérature déjà existante, deux autres modèles ont été proposés afin de contribuer modestement à cette littérature. Ces deux modèles sont de deux familles différentes, notamment TETM et EnvETM2, qui ont, chacun, des particularités propres , et donnent, en général, des résultats assez divergents.On déduit des résultats du premier modèle que le développement des énergies renouvelables ne doit pas dépasser un certain niveau, et que les politiques basées sur les prix de l'énergie (taxes, subventions, ...) seront plus efficaces pour accélérer la transition énergétique. La transition énergétique ne pourra passer avec le même rythme dans tous les secteurs, ce qui fait que les choix politiques doivent être très précis pour viser les bons secteurs et territoires, afin de mener une transition optimale.Le deuxième modèle a pour objectif la généralisation du modèle CMM afin d'explorer de nouvelles politiques pour lutter contre les problèmes environnementaux, causés par l'utilisation massive des ressources énergétiques fossiles, sources des gaz à effet de serre. On peut résumer les résultats de ce modèle en déduisant que l'énergie renouvelable doit être produite tout le temps, même avec un prix de l'énergie inférieur à son coût marginal. Ce qui implique que les énergies renouvelables doivent être subventionnées, tant qu'elles restent non-compétitives. L' utilisation des énergies renouvelables n'est pas forcement une solution suffisante pour lutter contre l'émission de gaz à effet de serre ; dans certains cas on doit diminuer, en même temps, l'utilisation de cette énergie propre<br>This work tries to approach the problem of the energy transition under a rather particular angle to raise the complexity of this transition and the fact whom we are still relatively far from handling this question in a suitable and convincing way. By discuss this problem in the first two chapters, basing on the already existing literature ; two other models were proposed to contribute modestly to this literature. These two models belong to two different families, in particular TETM and EnvETM2 who have, each, peculiarities appropriate to him, and give, generaly, rather divergent results.We deduce from results of the first model that the development of the renewable energies does not have to exceed certain level, and that the policies based on energy prices (taxes, subsidy, ...) will be more effective to accelerate the energy transition. The energy transition will not can pass with the same rhythm in all sectors, what makes that political choices must be very precise to choose the rignts sectors ans territories, to lead an optimal transition.The second model, has for objective the generalization of the model of CMM1 to explore new policies to fight against the environmental problems, caused by the massive use of the fossil energy resources, sources of GHG (greenhouse gas emissions). We can summarize the results of this model by deducing that the renewable energy must be produced over time, even with an energy price lower than its marginal cost. This implies that the renewable energies have to subsidized, as long as they remain non-competitive. The use of the renewable energies is not sufficient solution to fight against GHG emissions, in certain case we have to abate as we use ReE

Les centrales à concentration utilisent la radiation solaire directe pour produire de la chaleur et, comme dans la plupart des cas, de l’électricité par transformation de cette chaleur. Les centrales dites « à tour » sont associées à un vaste champ héliostatique dont l’alimentation se fait généralement par de longs câbles à l’intérieur de tranchées qui peuvent mesurer plusieurs kilomètres. Pour pallier cette solution, la thèse s’inscrit donc dans l’évaluation de la mise en place d’héliostats autonomes énergétiquement via un générateur solaire et un stockage électrochimique (batteries). Le dimensionnement de ce système est optimisé par la commande des deux moteurs des héliostats (azimut et élévation) en vue de minimiser leur consommation globale. L’impact environnemental global est également comparé par rapport à la solution des tranchées grâce à une analyse de cycle de vie. Cette recherche est effectuée au sein du laboratoire LAPLACE de Toulouse en collaboration avec le laboratoire PROMES d’Odeillo.

Le présent travail traite l’optimisation des paramètres des amortisseurs à masses accordées (AMA) accrochés sur des structures, linéaires. Les AMAs sont des dispositifs de contrôle passif utilisés pour atténuer les vibrations induites par des chargements dynamiques (en particulier stochastiques) appliqués sur des structures. L’efficacité de tels dispositifs est étroitement liée aux caractéristiques dynamiques qu’on doit imposer à ces systèmes. Dans ce cadre, plusieurs stratégies d’optimisation peuvent être utilisées dans des contextes déterministes et non déterministes, où les paramètres de la structure à contrôler sont incertains. Parmi les différentes approches qu’on peut trouver dans la littérature, l’optimisation structurale stochastique (OSS) et l’optimisation basée sur la fiabilité (OBF) étaient particulièrement traitées dans le présent travail.Dans la première partie de ce travail, en plus de la nature stochastique des chargements extérieurs appliqués à la structure linéaire à contrôler, la présence de paramètres structuraux de type incertains mais bornés (IMB) est prise en considération et les bornes optimales des paramètres AMA ont été calculées. Le calcul de ces bornes a été fait en utilisant une technique basée sur un développement de Taylor suivi d’une extension aux intervalles. La technique, permettant l’obtention d’une approximation des bornes optimales, a été appliquée dans les cas d’un système à un degré de liberté (1DDL) et un autre à plusieurs degrés de libertés (nDDL). Les résultats obtenus ont montrés que la technique utilisée était bien adaptée pour la stratégie OSS et elle l’est moins pour l’approche OBF.Comme suite logique aux résultats de la première partie, la seconde partie de la présente dissertation est consacrée à la présentation de deux méthodes permettant l’obtention des bornes exactes et des bornes approximées des paramètres optimaux de l’AMA et ce, en présence de paramètres structuraux de type IMB. La première méthode est celle de la boucle d’optimisation continue imbriquée, la seconde est celle des extensions aux intervalles basées sur la monotonie. Les méthodes présentées, qui ont été appliquées avec l’approche OBF, sont valables pour n’importe quel problème d’optimisation faisant intervenir des paramètres de type IMB. Mis à part le calcul de bornes optimisées du dispositif AMA, la question de la robustesse, vis-à-vis des incertitudes structurales, a été également traitée et il a été prouvé que la solution optimale correspondante au contexte déterministe était la plus robuste.L’introduction d’une nouvelle stratégie OBF des paramètres AMA a fait l’objet de la troisième partie de cette dissertation. En effet, un problème OBF est toujours relié à un mode de défaillance caractérisé par le franchissement d’une certaine réponse, de la structure à contrôler, d’un certain seuil limite pendant une certaine durée de temps. Le nouveau mode de défaillance, correspondant à la nouvelle stratégie OBF, consiste à considérer qu’une défaillance ait lieu lorsque la puissance dissipée au niveau de la structure à contrôler, pendant une période de temps, excède une certaine valeur. Faisant intervenir l’approche par franchissement ainsi que la formule de Rice, la nouvelle stratégie a été appliquée dans le cas d’un système 1DDL et l’expression exacte de la probabilité de défaillance est calculée. En se basant sur une approximation mettant en œuvre la technique du minimum d’entropie croisé, la nouvelle stratégie a été, également, appliquée dans le cas d’un système à nDDL et les résultats obtenus ont montrés la supériorité de cette stratégie par rapports à deux autres tirées de la bibliographie<br>The present work deals with the parameters optimization of tuned mass dampers (TMD) used in the control of vibrating linear structures under stochastic loadings. The performance of the TMD device is deeply affected by its parameters that should be carefully chosen. In this context, several optimization strategies can be found in the literature and among them the stochastic structural optimization (SSO) and the reliability based optimization (RBO) are particularly addressed in this dissertation.The first part of this work in dedicated to the calculation of the optimal bounds solutions of the TMD parameters in presence of uncertain but bounded (UBB) structural parameters. The bounds of the optimal TMD parameters are obtained using an approximation technique based on Taylor expansion followed by interval extension. The numerical investigations applied with one degree of freedom (1DOF) and with multi-degree of freedom (multi-DOF) systems showed that the studied technique is suitable for the SSO strategy and that it’s less appropriate for the RBO strategy.As immediate consequence of the obtained results in the first part of this work, in the second part a method, called the continuous-optimization nested loop method (CONLM), providing the exact range of the optimal TMD parameters is presented and validated. The numerical studies demonstrated that the CONLM is time consuming and to overcome this disadvantage, a second method is also presented. The second method is called the monotonicity based extension method (MBEM) with box splitting. Both methods have been applied in the context of the RBO strategy with 1DOF and multi-DOF systems. The issue of effectiveness and robustness of the presented optimum bounds of the TMD parameters is also addressed and it has been demonstrated that the optimum solution corresponding to the deterministic context (deterministic structural parameters) provide good effectiveness and robustness.Another aspect of RBO approach is dealt in the third part of the present work. Indeed, a new RBO strategy of TMD parameters based on energetic criterion is presented and validated. The new RBO approach is linked to a new failure mode characterized by the exceedance of the power dissipated into the controlled structure over a certain threshold during some interval time. Based on the outcrossing approach and the Rice’s formula, the new strategy is firstly applied to 1DOF system and exact expression of the failure probability is calculated. After that, a multi-DOF system is considered and the minimum cross entropy method has been used providing an approximation to the failure probability and then the optimization is carried out. The numerical investigations showed the superiority of the presented strategy when compared with other from the literature

La recherche de la performance énergétique dans les bâtiments est devenue un objectif sociétal et réglementaire. De nos jours, un bâtiment doit assurer des conditions de confort, tout en limitant son impact énergétique et environnemental. Les demandes de performances sont telles qu’il n’est plus possible d’appliquer des solutions standards à l’ensemble du bâtiment. Un critère énergétique doit donc être pris en compte au plus tôt dans la conception, ce qui exige dès l’esquisse un travail de plus en plus lourd et complexe. Pour faciliter la prise en compte du critère énergétique, nous avons choisi une approche d’optimisation valorisant la mise en œuvre de la simulation énergétique du bâtiment (quelque soit la méthode de simulation choisie) afin de fournir un outil d’aide à la décision au concepteur à partir du métré et de l’esquisse. La thèse consiste au développement d’une méthodologie commençant par le développement d’un algorithme d’optimisation valorisant la construction séquentielle d’un Kriging sur des paramètres globaux du bâtiment qui permet de rendre le temps de calcul nécessaire compatible avec le contexte de conception d’un bâtiment. Le méta-modèle de Kriging construit peut ensuite être valorisé pour restituer les solutions optimales, permettre l’exploration de l’espace de solutions respectant les contraintes, et mettre en valeur la sensibilité énergétique du bâtiment face aux différents paramètres d’entrée. Le concepteur peut alors faire des choix constructifs optimisés, tout en conservant un certain espace de liberté, ou encore réaliser des modifications à postériori. La dernière étape consiste à inverser la relation liant les paramètres globaux choisis à l’ensemble des données élémentaires de l’ouvrage. L’ensemble de la démarche est appliqué au cas d’une cellule monozone de référence.

Les cœurs univentriculaires sont des cardiopathies congénitales, non compatibles avec la vie. Fontan a transformé le pronostic de ces patients en restaurant une circulation pulmonaire passive. Malheureusement, le pronostic à long terme reste péjoratif. Pour diminuer la morbi-mortalité de ces patients, nous avons développé un protocole chirurgical de pré-conditionnement, permettant une totalisation de Fontan percutanée adaptative aux résistances pulmonaires et aux capacités de travail du ventricule. Nous avons pu observer que les chaînes respiratoires mitochondriales n’ont pas la possibilité d’adapter leur production énergétique face au travail. Le déséquilibre de la balance Nitroso-Redox engendrera le mitohormésis et l’hormésis, puis inéluctablement surviendra un remodelage myocardique mal adaptatif. La seule possibilité pour améliorer le pronostic à long terme de ces patients sera d’augmenter les capacités oxydatives myocardiques du ventricule unique ou de créer une pompe pulmonaire<br>Univentricular hearts are congenital heart diseases, not compatible with life. Fontan transformed the prognosis of these patients by restoring a passive pulmonary circulation. Unfortunately, the long-term prognosis remains pejorative. To reduce the morbidity and mortality of these patients, we developed a surgical preconditioning protocol, allowing a percutaneous Fontan totalization, adaptive to pulmonary resistance and to the working capacity of the ventricle. We observed that the mitochondrial respiratory chains do not have the ability to adapt their energy production toward work. The desequilibrium of the Nitroso-redox balance will generate mitohormesis and hormesis, then will inevitably occur a poorly adaptive myocardial remodeling. The only way to improve the long-term prognosis of these patients is to increase the myocardial oxidative capacities of the single ventricle or to create a pulmonary pump

L'étude et la compréhension du comportement des flammes de diffusion sont nécessaires et ceci à cause de leur présence dans diverses applications industrielles. Dans la présente étude, cette flamme de diffusion laminaire est issue d'un jet circulaire de méthane et d'un jet coaxial d'air. Deux moyens sont proposés afin d'influencer cette flamme: l'application d'un champ magnétique non-homogène et l'enrichissement du jet d'air coaxial en oxygène. L'effet de ces deux facteurs est étudié au niveau des caractéristiques de la flamme hauteur de décrochage ou lift et la longueur de la flamme), son comportement, sa stabilité et les instabilités d'écoulement en amont de la flamme, de front de flamme et de sommet de la flamme (flickering). L'effet du champ magnétique dépend du signe de son gradient, et cet effet est dû à la génération d'une force magnétique et de la modification des courants de convection. L'enrichissement de l'air en oxygène a un effet stabilisant sur la flamme, une meilleure efficacité énergétique est remarquée. Le champ magnétique et l'enrichissement en oxygène modifient l'amplitude et la fréquence des instabilités évoquées. Un avantage majeur de ces moyens de contrôle pourrait être une stabilisation de la flamme décrochée a la sortie du brûleur.

Inverse strategies, which incorporate numerical simulation of the experiment and iterative adjustment of model constants until measured signals can be numerically reproduced, are widely employed in finite element modelling, e.g., Finite Element Model Updating (FEMU) [1], Constitutive Equation Gap Method [2], etc. These strategies permit the utilisation of more extensive data than classically used, e.g., digital image correlation (DIC) for surface strain. Such inverse strategies are typically employed on thermomechanical tests, however a limited number of studies have investigated these methods applied to functional experiments, that is experiments which have utility beyond the derivation of constitutive model constants. For example, Walls et al. [3] performed inverse modelling to optimise constants of energetic materials cylinder test and wedge test. Portone et al. [4] performed model identification and tuning of existing model constants based on inverse modelling of a penetration vs. time experiment. These approaches, however, may result in model constants which are not generalisable – that is, for experimental conditions different to those used in the inverse approach, the identified constants will be inaccurate. Here we present a methodology for deriving constitutive model constants for use in explicit finite element simulations of dynamic processes from multiple functional experiments. The resulting model should be better able to generalise to previously unseen conditions, provided that those conditions are within the range bounded by the initial experiments used for the optimisation. We demonstrate the optimisation methodology using high hardness armour steels across three types of experiments that induce a wide range of loading condition: ballistic depth of penetration [5], rod-on-anvil [6], and near-field blast deformation [7]. We employ an inverse methodology in which (1) a random initial guess of material constitutive model parameter is made (for a predefined constitutive model), x0, (2) simulations of the functional experiments defined above are conducted in LS-DYNA with the selected constitutive model and model constants, and (3) the simulation results are compared with the experimental measurements to determine the total simulation error. An optimisation function is tasked with modifying the model constants and repeating this process until a minimum error is obtained, from which the optimal constitutive model constants can be identified. As hydrocode simulations are computationally expensive, we utilise Bayesian optimization (BO), one of the most sample efficient optimisation techniques available, for this task. We perform an initial optimisation to select a plasticity model from: Zerilli- Armstrong, Johnson-Cook, and two modifications of the Johnson-Cook model. The best performing option, a modified Johnson-Cook model (MJC), is then subject to a more comprehensive optimisation process utilising a leave-one-out (LOO) methodology to maximise the generalisability of the identified solution. In multiple runs of the optimisation the best identified MJC constants do not exhibit any obvious clustering, suggesting that the solution is non-unique, i.e., there are a range of hyperparameter combinations that can generate comparable results in LS-DYNA. This is not unexpected as the constants of the MJC model are not independent - for instance the strain hardening response can be well defined by varying subsets of its empirical constants. A comparison of the dynamic stress-strain response described by the different constantsidentified in each optimisation run are plotted in Figure 1, together with examples of thesimulated experimental results. For comparison, baseline results are also plotted which utilise constitutive models and constants derived from conventional mechanical characterisation experiments or alternative optimisation approaches. To evaluate the generalisability of the optimised MJC constants we simulate a new experimental condition not included in the optimisation process - dynamic compression with a split Hopkinson pressure bar (SHPB) apparatus from [6][8]. The best simulation results utilising the BO-identified constitutive model constants were found to provide comparable results to the baseline model derived specifically from these experiments, and superior results compared to other baseline models, confirming the generalisability of the derived model constants.

The study of a gas turbine plant fed by solid fuel is discussed in this paper. The plant presented is a small one, 3 MWel, externally fired by the combustion of solid biomass. The aim of the technical discussion is to find both the energetic optimisation and the actual feasibility of the plant through available industrial components (gas turbine, heat exchanger, biomass combustor). The final optimal configuration found in the present study allows for a mix of internal (gas) and external (solid fuel) combustion. In this way higher maximum cycle temperature than in standard biomasss combustors are reached through a small addition of gaseous or liquid fuel. The technical study is based on an optimum size and configuration of the power plant, previously defined, with respect to the performance and the complexity of the plant, and in comparison with other energy conversion processes of biomass such as pyrolysis or gasification. A sensitivity analysis permits the determination an optimal gas turbine in terms of pressure ratio and TIT for the current application and indicates the most important parameters that affect the power plant performance, i.e. the components on which the performance of the plant may depend. Economic data show that the direct external combustion of solid fuel has a more favourable trade-off than the configuration of the plant with gasifier.

Abstract In the race towards a greener and safer tomorrow, renewable energies are playing an uncontestably key role. The energetic transition to cleaner energy has been the go to strategy for countries around the globe. Nature offers many power sources and tidal turbine is one of marine systems able to convert tide energy in electricity. However, tidal turbine technology is still under development and research area remains an important aspect before commercial deployment. RealTide, a European research project on advanced monitoring, simulation and control of tidal devices in unsteady, highly turbulent realistic tide environments, is the perfect example of the investment that goes into research and development to create better technologies in order to help with the energetic transition. The goal of the project is to combine advanced in flow measurement in highly energetic tidal currents with condition monitoring systems to design reliable tidal turbines. This implies the study of the turbine components, chiefly the blades, and the causes of their failure. The aim of the present paper is to hand over the work performed within RealTide project on a blade, developed by Sabella for the next tidal turbine generation, made in composite materials. Firstly, a Finite Element Model (FEM) is carried out of the 5-meters length blade in carbon fibre. A modal and static analysis under various testing loads are run on the FEM and results are then compared with measurements performed on a full-scale blade at Ifremer facilities. Furthermore, a Blade Element Momentum Theory (BEMT) tool and Computational Fluid Dynamics (CFD) software are used to generate operational and extreme environmental loads applying on the blade. BEMT/FEM one-way coupling and CFD/FEM two-way coupling numerical simulations have been realised and results between both methods have been compared. Finally, the fatigue life, in operational condition, has been evaluated with the recent fatigue methodology, based on a ply-by-ply approach, developed by Bureau Veritas. Several design optimisations including glass fibres plies have also been studied in order to reduce costs of production.